Связные радиопередающие устройства с частотной модуляцией (стр. 3 из 5)
Рис.8 АЧХ согласующей и фильтрующей цепочек
Из приведенного графика АЧХ видно, что согласующая П-образная цепь и фильтр обеспечивают фильтрацию высших гармоник примерно на 52 дБ, что удовлетворяет требованию технического задания.
Произведем конструктивный расчет катушек L2 и L4.
Главной задачей данного конструктивного расчёта является расчёт геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра.
Это необходимо для выполнения помимо требований к заданной индуктивности, высокой добротности, определённой стабильности, также и требований к электрической прочности, допустимого нагрева, механической прочности и т.д.
В транзисторных ступенях благодаря низким значениям постоянного и переменного напряжений электрическую прочность обеспечить не трудно: расстояния в несколько десятых долей миллиметра между витками достаточно, чтобы напряжённость поля не превышала допустимую: 500 - 700 В/мм по воздуху и 250 - 300 В/мм по поверхности керамического или другого подобного каркаса.
Вместе с тем ток радиочастоты, протекающий по катушке, может достигать большой величины и вызвать её значительный нагрев.
Приближенно можно считать, что действующее на LC- элементах напряжения и токи в 3 - 5 раз больше номинальных значений напряжения и тока в нагрузке Rн.
Действующее значение тока в нагрузке:
А.Действующее значение напряжения на нагрузке:
В.Исходя из выше сказанного действующие напряжения и тока на LC- элементах не превосходят:
А, 
В, 
В.1. Уточним расчетные значения индуктивностей с учетом размагничивающего влияния близко расположенных проводников, деталей конструкции, каркаса и стенок блока:
мкГн, 
нГн, 
нГн.2. Выберем диаметр провода катушки исходя из соображений ее допустимого перегрева.
Для цилиндрической катушки с естественным (конвекционным) охлаждением:
,где
= 40 К - разность температур провода и окружающей среды.Примем d = 0,9 мм
3. Шаг намотки:
мм.4. Число витков спирали катушки:
,где D- диаметр намотки катушки, см;
F- коэффициент формы катушки, зависящий от отношения длины намотки катушки l к ее диаметру D. Для катушек диаметром до 5 см обычно берут
= 0,5 - 0,8. Примем = 0,5 Тогда из графика для коэффициента формы катушки (рис.9) F = 13.10-3. 
Рис.9 График зависимости коэффициента формы катушки
Поскольку величины D,
, 
выбираются произвольно, необходимо проверить правильность выбора - должно выполнятся равенство 
. При совпадении результатов с точностью + (5 - 7)% расчет можно считать законченным.Для L: D = 2,3 мм, l = 1,15 мм, N = 1 виток;
Для L2: D = 3 мм, l = 2,6 мм, N = 1 виток;
Для L4: D = 2,4 мм, l = 1,2 мм, N = 1 виток.
3. Расчет ГУН
3.1 Выбор основных параметров и активного элемента
ГУН имеет две регулировки частоты: регулировка частоты по диапазону (управляющее напряжение в этом случае поступает с синтезатора сетки дискретных частот) и модуляция частоты сигналом. Регулировки производятся с помощью двух варикапов.
Диапазон частот, в котором работает ГУН лежит от 40 до 45 МГц, т.к после него идут два умножителя частоты сигнала в два раза, т.е.
fнг= 40 МГц; fвг= 45 МГц
Мощность, которую должен развивать ГУН в нагрузке примем равной 10 мВт.
На рис.10 представлена принципиальная схема ГУНа, расчет которой приведен ниже.
Рис.10 Схема ГУН с частотным модулятором
Для упрощения расчета автогенератора выберем безынерционный транзистор для частоты автоколебаний, например, КТ306А.
1. Параметры идеализированных статических характеристик:
сопротивление насыщения транзистора на высокой частоте rнас » 35 Ом;
коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ на низкой частоте (f→0) βо= 50; сопротивление базы rб = 15 Ом;
2. Высокочастотные характеристики:
граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ fт =600 МГц;
емкость коллекторного перехода Ск = 4 пФ;
емкость эмиттерного перехода Сэ = 5 пФ;
3. Допустимые параметры:
предельное напряжение на коллекторе Uкэ доп = 10 В;
обратное напряжение на эмиттерном переходе Uбэ доп = 3 В;
постоянная составляющая коллекторного тока Iко. доп = 30 мА;
максимально допустимое значение коллекторного тока Iк. макс. доп= 50 мА;
4. Тепловые параметры:
максимально допустимая температура переходов транзистора tп. доп= 150 ºС;
тепловое сопротивление переход - корпус Rпк= 100 ºС/Вт;
5. Энергетические параметры
Pвых = 0,4 Вт; Ек = 40 В; h = 40%; Кр = 4,5.
Проверим, можно ли пренебречь инерционностью этого транзистора в данных условиях. Для этого необходимо выполнение условия:
,где f - частота генерируемых колебаний, fS - граничная частота транзистора по крутизне.
Граничная частота транзистора по крутизне определяется выражением:
где распределённое сопротивление базы rБ берется из справочника,
а крутизна статической проходной характеристики S0: 
,где
- температурный потенциал перехода; зададим постоянную составляющая тока коллектора - Iк0 = 3 мА 
Подставляя рассчитанные величины в начальную формулу, получим:
.Таким образом, транзистор в данном случае можно считать безынерционным устройством.
3.2 Расчет автогенератора
1. Задаемся фактором регенерации G = 5;
2. Берем коэффициенты Берга из справочника:
3. Определяем первую гармонику ток коллектора
А;4. Напряжение на коллекторной нагрузке автогенератора
В;5. Сопротивление коллекторной нагрузки
Ом;6. Зададимся величиной коэффициента использования по напряжению:
7. Напряжение питания
В, выберем стандартное ЕК= 9В;8. Мощность, подводимая к автогенератору
Вт;9. Рассеиваемая на коллекторе мощность
Вт;10. Коэффициент обратной связи
11. Напряжение обратной связи
12. Входное сопротивление автогенератора
Ом;13. Постоянная составляющая тока базы
мкА;14. Смещение на базе
В.3.3 Расчет элементов колебательного контура
Элементы колебательного контура должны быть рассчитаны так, чтобы обеспечивалось найденное ранее сопротивление нагрузки автогенератора
при рассчитанном значении коэффициента обратной связи К. Характеристическое сопротивление колебательного контура r выберем равным 200 Ом. Примем добротность ненагруженного контура QXX= 120, то при передаче в нагрузку 10 - 20 процентов колебательной мощности автогенератора нагруженная добротность QH будет